纳米晶Mg-%2c2-Si的固态合成.pdfVIP

纳米晶Mg2Si的固态合成 冯忠信 宋兴文 柴东朗 周敬恩 (西安交通大学材料科学与工程学院、710049、西安) 摘要:采用高能球磨对Mg粉和Si粉进行了Mg2Si的固态合成，并对球磨粉末进 行了X射线衍射物相分析、扫描电镜观察分析。球磨25小时Mg2Si的生成率可 达24%，低温处理后Mg2Si的生成率可提高至88%0 关键词:高能球磨、X射线衍射、Mg2Si、退火处理 0 前言 Mg2Si是一种金属间化合物，具有密度低((1.999克//Cm;)、硬度高(4500MN/ m)、较高的屈服应力、相对于镁有较高的熔点 (10850C)、低的热膨胀系数 ((7.5 xlox)等优点。它既可作为一种化学试剂，又可作电子材料和为Mg和Mg-AI 合金的弥散强化剂。如在Mg中加入适量的Mg2Si可使合金的“b达到500MPa以 上，这比现有机械工程手册上能查到Mg合金的最大强度350MPa高出43%。它 可以广泛用于飞机零件、汽车、摩托车零件。本研究用Mg和Si单质粉末采用机 械合金化方法进行Mg2Si的固态合成。 1 试验方法 1.1试验材料 试验用材料采用市售Mg粉和Si粉，其纯度和平均粒度见表1,Mg和Si粉 按Mg2Si分子式原子比1.71加入，每次加入总量为50克。 表1 Mg和Si粉的纯度和平均粒度 成 分 Mg Si Fe CI H2O 盐酸不溶 平均粒度 物 (pm) Mg粉 99% 0.031% 0刀054% 0.054% 0.008% 74 Si粉 99% 74 1.2试验设备及工艺 机械合金化采用不锈钢筒体搅拌式高能球磨机，磨球直径为10毫米的轴承钢 球。搅拌轴转速(N)为400转/分，球料比(CR)为20:1,装球容积比(VpNc) 为0.5:球磨时间分别为10,20,25和50小时:球磨时加入适量的过程控制剂(APC)a 低温退火处理在管式炉中进行，通入氮气保护，气压维持在0.15MPa、时间 2小时。 1.3粉末分析 球磨粉末用RigakuD3/max-3C型X射线衍射仪作物相分析，采用CuK 辐 射，管压40kv、管流40cnA、扫描速度80/min、衍射束采用石墨晶体单色器、 采样时间0.150S、发散狭缝D.S.10、接受狭缝R.S.0.?mm.防散射狭缝S.S.10。 并用谢乐公式计算晶粒尺寸。 粉末经双面导电纸分散，在SR-2700型SEM上进行粉末形貌观察，在SEM 照片上用截线法测定粉末粒度，平均粒度是100个颗粒尺寸的平均值。 2 试验结果分析讨论 2.1物相及生成率 不同球磨时间粉末的X射线衍射图谱，在图1中进行比较。可以看到，Si 峰的强度随球磨时间的增长，虽有减弱的趋势但不明显，但峰宽化.Mg峰的强 度随球磨时间的增长，变化较Si峰显著，峰高降低、明显宽化。MgZSi峰在球磨 10小时就出现，至25小时峰高大大增高。 . Mg O Si △MgZSi 图1 不同球磨时间衍射峰对比 ︵ 岁 ︶ 铃 翅 州 1. au Oo 40 和 球磨时间 (h)